(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜方法であって、
処理容器内にＳｉソースガスとしてジイソプロピルアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）ガスを供給し且つ酸化種として酸素含有ガスのプラズマを供給し且つ処理温度として室温を使用して、前記処理容器内で被処理体の表面にＳｉＯ２膜を形成する成膜処理と、
次に、前記被処理体を前記処理容器から搬出した状態で、前記処理容器内に堆積した副生成物膜を除去する処理を介在させることなく、前記処理容器内を排気しつつ前記処理容器内に前記ＤＩＰＡＳガスを供給することなく前記酸素含有ガスのプラズマを供給し且つ処理温度として室温を使用して、前記副生成物膜に対して前記副生成物膜中に残留するアミノシランの量を減少させるための酸化を施す酸化パージ処理と、
を交互に複数回繰り返すことを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
前記方法は、前記成膜処理により形成される前記ＳｉＯ２膜の累積膜厚が２〜５μｍ内の所定値に到達した後、次に前記成膜処理を行う前に、前記処理容器内に堆積した副生成物膜を除去するクリーニング処理を行うことを更に具備し、前記クリーニング処理は、前記処理容器内を排気しながら前記処理容器内にフッ素含有ガスを供給して、前記副生成物膜をエッチングすることを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。
【請求項３】
前記クリーニング処理は、前記処理容器内の処理温度として室温を使用し、前記フッ素含有ガスとしてＨＦガスを供給することを特徴とする請求項２に記載の成膜方法。
【請求項４】
前記成膜処理は、前記ＤＩＰＡＳガスを前記処理容器内へ供給する工程と、前記酸素含有ガスを前記処理容器内へ供給する工程を、前記処理容器内に残留しているガスを除去する工程を挟んで交互に実施することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項５】
前記酸素含有ガスは、Ｏ２ガス、ＣＯ２ガス、ＮＯガス、Ｎ２Ｏガス、Ｈ２Ｏガスから選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項６】
前記成膜処理の前記ＤＩＰＡＳガスを供給する工程は、前記処理容器内の圧力を１３．３〜３９９０Ｐａに設定し、前記酸素含有ガスのプラズマを供給する工程は、前記酸素含有ガスとしてＯ２ガスを使用し、前記処理容器内の圧力を１３．３〜１３３３Ｐａに設定することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項７】
前記酸化パージ処理の前記酸素含有ガスのプラズマを供給する工程は、前記処理容器内の圧力を１３．３〜１３３３Ｐａに設定することを特徴とする請求項６に記載の成膜方法。
【請求項８】
前記処理容器は、複数の被処理体を多段に保持する保持部材を収容するように構成され、前記酸化パージ処理は、次に前記成膜処理を行うバッチの被処理体を前記保持部材上に準備する操作を前記処理容器外で行うことと並行して行うことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項９】
成膜装置であって、
真空保持可能な縦型の処理容器と、
前記処理容器内で複数の被処理体を多段に保持した状態で保持する保持部材と、
前記処理容器に対して前記保持部材を搬入出する搬入出機構と、
前記処理容器内へＳｉソースガスとしてジイソプロピルアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）ガスを供給するソースガス供給機構と、
前記処理容器内へ酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給機構と、
前記処理容器に取り付けられた前記酸素含有ガスをプラズマ化するプラズマ生成機構と、
前記処理容器内を排気する排気系と、
装置動作を制御する制御機構と、
を具備し、前記制御機構は、
前記処理容器内にＳｉソースガスとして前記ＤＩＰＡＳガスを供給し且つ酸化種として前記酸素含有ガスのプラズマを供給し且つ処理温度として室温を使用して、前記処理容器内で前記被処理体の表面にＳｉＯ２膜を形成する成膜処理と、
次に、前記被処理体を前記処理容器から搬出した状態で、前記処理容器内に堆積した副生成物膜を除去する処理を介在させることなく、前記処理容器内を排気しつつ前記処理容器内に前記ＤＩＰＡＳガスを供給することなく前記酸素含有ガスのプラズマを供給し且つ処理温度として室温を使用して、前記副生成物膜に対して前記副生成物膜中に残留するアミノシランの量を減少させるための酸化を施す酸化パージ処理と、
を交互に複数回繰り返すように制御することを特徴とする成膜装置。
【請求項１０】
成膜装置の使用方法であって、
前記成膜装置は、
真空保持可能な縦型の処理容器と、
前記処理容器内で複数の被処理体を多段に保持した状態で保持する保持部材と、
前記処理容器内へＳｉソースガスとしてジイソプロピルアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）ガスを供給するソースガス供給系と、
前記処理容器内へ酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系と、
前記処理容器に取り付けられた前記酸素含有ガスをプラズマ化するプラズマ生成機構と、
前記処理容器内を排気する排気系と、
を具備し、
前記方法は、１つのバッチの複数の製品用被処理体上にシリコン酸化膜を形成する成膜処理と、次に、製品用被処理体が存在しない状態で、前記処理容器内に堆積した副生成物膜を除去する処理を介在させることなく、前記副生成物膜に対して酸化を施す酸化パージ処理と、を交互に繰り返すことを具備し、
前記成膜処理は、
前記処理容器内の成膜処理温度として室温を使用し、
前記排気系によって前記処理容器内を排気しながら前記ソースガス供給系から前記処理容器内へ前記ＤＩＰＡＳガスを供給する工程と、
前記排気系によって前記処理容器内を排気しながら前記酸素含有ガス供給系から前記処理容器内へ前記酸素含有ガスを供給する工程と、ここで、前記プラズマ生成機構により前記酸素含有ガスをプラズマ化しながら供給し、これにより生成された前記酸素含有ガスに由来するラジカルにより、前記ＤＩＰＡＳガスに由来する物質を酸化して前記シリコン酸化膜を形成することと、
を具備し、
前記酸化パージ処理は、
前記処理容器内の酸化パージ処理温度として室温を使用し、
前記排気系によって前記処理容器内を排気しながら前記ソースガス供給系から前記処理容器内へ前記ＤＩＰＡＳガスを供給することなく、前記酸素含有ガス供給系から前記処理容器内へ前記酸素含有ガスを供給する工程と、ここで、前記プラズマ生成機構により前記酸素含有ガスをプラズマ化しながら供給し、これにより生成された前記酸素含有ガスに由来するラジカルにより、前記副生成物膜に対して前記副生成物膜中に残留するアミノシランの量を減少させるための酸化を施すことと、
を具備する、ことを特徴とする成膜装置の使用方法。
【請求項１１】
前記方法は、前記成膜処理により形成される前記シリコン酸化膜の累積膜厚が２〜５μｍ内の所定値に到達した後、次に前記成膜処理を行う前に、前記処理容器内に堆積した副生成物膜を除去するクリーニング処理を行うことを更に具備し、前記クリーニング処理は、前記処理容器内の処理温度として室温を使用し、前記処理容器内を排気しながら前記処理容器内にＨＦガスを供給して、前記副生成物膜をエッチングすることを特徴とする請求項１０に記載の成膜装置の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｓｉソースガスおよび酸化種を用いて被処理体にシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を成膜する成膜方法、成膜装置、および成膜装置の使用方法に関し、特に半導体処理技術に関する。ここで、半導体処理とは、半導体ウエハやＬＣＤ(Liquid  Crystal  Display)のようなＦＰＤ（Flat  Panel  Display）用のガラス基板などの被処理体上に半導体層、絶縁層、導電層などを所定のパターンで形成することにより、該被処理体上に半導体デバイスや、半導体デバイスに接続される配線、電極などを含む構造物を製造するために実施される種々の処理を意味する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造シーケンスにおいては、シリコンウエハに代表される半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す場合もある）に対してＳｉＯ２膜を成膜する処理がある。このようなＳｉＯ２膜の成膜処理には、縦型バッチ式の成膜装置がしばしば用いられ、Ｓｉソースガスと酸化種を用いた化学蒸着法（ＣＶＤ）により被処理体である複数の半導体ウエハに対して一括してＳｉＯ２膜を成膜する。
【０００３】
近年、半導体デバイスの微細化・集積化の進展にともない、４００℃以下の低温で良質な特性を有するＳｉＯ２膜の成膜が求められるようになってきた。このようなことを実現可能な技術として、Ｓｉソースガスと酸化種とを交互に供給しながら原子層レベルまたは分子層レベルの層を積層して成膜するＡＬＤ（Atomic  Layer  Deposition）を用いてＳｉＯ２膜を成膜する技術が提案されている（例えば特許文献１）。
【０００４】
このようなＣＶＤやＡＬＤを用いたＳｉＯ２膜の成膜処理においては、複数のウエハに対して繰り返して成膜処理を行う。例えば、縦型のバッチ式熱処理装置では、１バッチのウエハを搭載したウエハボートを処理容器内に搬入して成膜処理を行う。次に、別のバッチのウエハを搭載した別の（または同じ）ウエハボートを処理容器内に搬入して成膜処理を行う。このように、成膜処理を複数回繰り返して行う。
【０００５】
しかしながら、このような成膜処理を複数回繰り返し、処理容器内壁に堆積した膜の膜厚が増加すると、あるとき急激にウエハ上に付着するパーティクル数が増加する現象が生じる。特に、低温で成膜を行うＡＬＤの場合にこのような問題が顕著なものとなる。
【０００６】
処理容器内壁に堆積した膜を改質して膜剥がれに起因するパーティクルの発生を抑制する技術としては、特許文献２および特許文献３に開示されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−７７００号公報
【特許文献２】特開２００６−３５１９４８号公報
【特許文献３】特開２００８−１４０８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献２および３は、ＣＶＤやＡＬＤを用いたＳｉＯ２膜の成膜処理においてパーティクルの問題を解決するものではない。
【０００９】
したがって、本発明の課題は、Ｓｉソースガスと酸化種を用いて被処理体へのＳｉＯ２膜成膜処理を繰り返し行う際に、被処理体に付着するパーティクル数を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、本発明の開発の過程で、上記課題について研究した結果、以下の点を見出した。即ち、Ｓｉソースガスと酸化種を用いて被処理体へＳｉＯ２膜を成膜する際に、処理容器の内壁にもＳｉＯ２膜が堆積する。処理容器の内壁、特に処理領域から外れた部分に堆積したＳｉＯ２膜には未反応のＳｉ含有物質も含まれ、成膜処理中にこのようなＳｉ含有物質がアウトガスとして発生する。成膜処理を繰り返し行って処理容器の内壁に堆積したＳｉＯ２膜が厚くなると成膜処理中にアウトガスとして発生するＳｉ含有物質が急激に増加する。このようにアウトガスとして発生したＳｉ含有物質と酸化種とが気相反応することによりパーティクルが発生し、これが被処理体上に付着する。
【００１１】
本発明の第１の視点は成膜方法であって、処理容器内にＳｉソースガスとしてジイソプロピルアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）ガスを供給し且つ酸化種として酸素含有ガスのプラズマを供給し且つ処理温度として室温を使用して、前記処理容器内で被処理体の表面にＳｉＯ２膜を形成する成膜処理と、次に、前記被処理体を前記処理容器から搬出した状態で、前記処理容器内に堆積した副生成物膜を除去する処理を介在させることなく、前記処理容器内を排気しつつ前記処理容器内に前記ＤＩＰＡＳガスを供給することなく前記酸素含有ガスのプラズマを供給し且つ処理温度として室温を使用して、前記副生成物膜に対して前記副生成物膜中に残留するアミノシランの量を減少させるための酸化を施す酸化パージ処理と、を交互に複数回繰り返すことを特徴とする。
【００１２】
本発明の第２の視点は成膜装置であって、真空保持可能な縦型の処理容器と、前記処理容器内で複数の被処理体を多段に保持した状態で保持する保持部材と、前記処理容器に対して前記保持部材を搬入出する搬入出機構と、前記処理容器内へＳｉソースガスとしてジイソプロピルアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）ガスを供給するソースガス供給機構と、前記処理容器内へ酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給機構と、前記処理容器に取り付けられた前記酸素含有ガスをプラズマ化するプラズマ生成機構と、前記処理容器内を排気する排気系と、装置動作を制御する制御機構と、を具備し、前記制御機構は、前記処理容器内にＳｉソースガスとして前記ＤＩＰＡＳガスを供給し且つ酸化種として前記酸素含有ガスのプラズマを供給し且つ処理温度として室温を使用して、前記処理容器内で前記被処理体の表面にＳｉＯ２膜を形成する成膜処理と、次に、前記被処理体を前記処理容器から搬出した状態で、前記処理容器内に堆積した副生成物膜を除去する処理を介在させることなく、前記処理容器内を排気しつつ前記処理容器内に前記ＤＩＰＡＳガスを供給することなく前記酸素含有ガスのプラズマを供給し且つ処理温度として室温を使用して、前記副生成物膜に対して前記副生成物膜中に残留するアミノシランの量を減少させるための酸化を施す酸化パージ処理と、を交互に複数回繰り返すように制御することを特徴とする。
【００１３】
本発明の第３の視点は成膜装置の使用方法であって、前記成膜装置は、真空保持可能な縦型の処理容器と、前記処理容器内で複数の被処理体を多段に保持した状態で保持する保持部材と、前記処理容器内へＳｉソースガスとしてジイソプロピルアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）ガスを供給するソースガス供給系と、前記処理容器内へ酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系と、前記処理容器に取り付けられた前記酸素含有ガスをプラズマ化するプラズマ生成機構と、前記処理容器内を排気する排気系と、を具備し、前記方法は、１つのバッチの複数の製品用被処理体上にシリコン酸化膜を形成する成膜処理と、次に、製品用被処理体が存在しない状態で、前記処理容器内に堆積した副生成物膜を除去する処理を介在させることなく、前記副生成物膜に対して酸化を施す酸化パージ処理と、を交互に繰り返すことを具備し、前記成膜処理は、前記処理容器内の成膜処理温度として室温を使用し、前記排気系によって前記処理容器内を排気しながら前記ソースガス供給系から前記処理容器内へ前記ＤＩＰＡＳガスを供給する工程と、前記排気系によって前記処理容器内を排気しながら前記酸素含有ガス供給系から前記処理容器内へ前記酸素含有ガスを供給する工程と、ここで、前記プラズマ生成機構により前記酸素含有ガスをプラズマ化しながら供給し、これにより生成された前記酸素含有ガスに由来するラジカルにより、前記ＤＩＰＡＳガスに由来する物質を酸化して前記シリコン酸化膜を形成することと、を具備し、前記酸化パージ処理は、前記処理容器内の酸化パージ処理温度として室温を使用し、前記排気系によって前記処理容器内を排気しながら前記ソースガス供給系から前記処理容器内へ前記ＤＩＰＡＳガスを供給することなく、前記酸素含有ガス供給系から前記処理容器内へ前記酸素含有ガスを供給する工程と、ここで、前記プラズマ生成機構により前記酸素含有ガスをプラズマ化しながら供給し、これにより生成された前記酸素含有ガスに由来するラジカルにより、前記副生成物膜に対して前記副生成物膜中に残留するアミノシランの量を減少させるための酸化を施すことと、を具備する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、Ｓｉソースガスと酸化種とを用いたＳｉＯ２膜の成膜処理の間に、被処理体を前記処理容器から搬出した状態で酸化パージ処理を実施するので、成膜処理の際に処理容器の内壁に堆積した膜中のＳｉソースガスの放出量を少なくすることができ、被処理体上のパーティクルを少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る成膜装置（縦型プラズマＡＬＤ装置）を示す断面図である。
【図２】図１図示の装置の一部を示す横断平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る成膜方法を説明するための図である。
【図４】図３の成膜方法の成膜処理におけるガスの供給のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図５】Ｓｉソースガスとしてアミノシランを用い、酸化種としてＯ２プラズマを用いてＡＬＤにより成膜を繰り返した際のウエハ上の０．０５μｍ以上のパーティクル数と成膜回数（累積膜厚）との関係を示す図である。
【図６】図５のうち０．０５〜０．２μｍの微小パーティクル数と成膜回数（累積膜厚）との関係を示す図である。
【図７】Ｓｉソースガスとしてのアミノシランと酸化種としてのＯ２プラズマを用いたＡＬＤプロセスでＳｉＯ２膜を成膜する様子を示す模式図である。
【図８】アミノシランとＯ２プラズマを用いてＡＬＤによりウエハ上にＳｉＯ２膜を成膜する際に、Ｏ２プラズマフロー時間が短いものと長いもの、さらには熱酸化により形成したＳｉＯ２膜の膜中のＣ濃度を示す図である。
【図９】アミノシランとＯ２プラズマを用いてＡＬＤによりウエハ上にＳｉＯ２膜を成膜する際に、Ｏ２プラズマフロー時間が短いものと長いもの、さらには熱酸化により形成したＳｉＯ２膜の膜中のＮ濃度を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）はアミノシランとＯ２プラズマによるＡＬＤによりウエハ上に約３０ｎｍの厚さのＳｉＯ２膜の成膜し、次いでウエハを搬出せずに、Ｎ２ガスを用いたサイクルパージを行い、これらを４回繰り返したシーケンスを示す図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のシーケンスのサイクルパージの代わりに、Ｏ２プラズマを用いたパージ（酸化パージ）を行ったシーケンスを示す図である。
【図１１】図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図１０（ａ）、（ｂ）のシーケンスで形成したＳｉＯ２膜中の炭素・窒素化合物の分析結果を示す図である。
【図１２】ウエハ上の０．２μｍを超えるパーティクルのＳＥＭ写真のイメージおよび分析結果を示す図である。
【図１３】ウエハ上の０．２μｍ以下のパーティクルのＳＥＭ写真のイメージおよび分析結果を示す図である。
【図１４】図１４（ａ）、（ｂ）は、従来の方法と本発明の実施形態に係る方法でＳｉＯ２膜を成膜する際の処理容器内の状態を示す模式図である。
【図１５】従来の方法と本発明の実施形態に係る方法を比較するための実験を説明するための図である。
【図１６】従来の方法と本発明の実施形態に係る方法を行った場合のウエハ上の０．０５μｍ以上のパーティクルの数を示す図である。
【図１７】図１６のパーティクルのうち、０．２μｍ超のパーティクルの数を示す図である。
【図１８】図１６のパーティクルのうち、０．０５〜０．２μｍのパーティクルの数を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能および構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
図１は本発明の実施形態に係る成膜装置（縦型プラズマＡＬＤ装置）を示す断面図である。図２は図１図示の装置の一部を示す横断平面図である。なお、図２においては、加熱機構を省略している。
【００１７】
成膜装置１００は、Ｓｉソースガスと酸化種とによりＳｉＯ２膜を成膜するためのものであり、下端が開口された有天井の円筒体状の処理容器１を有している。この処理容器１の全体は、例えば石英により形成されており、この処理容器１内の上端部近傍には、石英製の天井板２が設けられてその下側の領域が封止されている。また、この処理容器１の下端開口部には、例えばステンレススチールにより円筒体状に成形されたマニホールド３がＯリング等のシール部材４を介して連結されている。
【００１８】
上記マニホールド３は処理容器１の下端を支持しており、このマニホールド３の下方から被処理体として多数枚、例えば５０〜１００枚の半導体ウエハＷを多段に載置可能な石英製のウエハボート５が処理容器１内に挿入可能となっている。このウエハボート５は３本の支柱６を有し（図２参照）、支柱６に形成された溝により多数枚のウエハＷが支持される。
【００１９】
このウエハボート５は、石英製の保温筒７を介してテーブル８上に載置されており、このテーブル８は、マニホールド３の下端開口部を開閉する例えばステンレススチール製の蓋部９を貫通する回転軸１０上に支持される。
【００２０】
そして、この回転軸１０の貫通部には、例えば磁性流体シール１１が設けられており、回転軸１０を気密にシールしつつ回転可能に支持している。また、蓋部９の周辺部とマニホールド３の下端部との間には、例えばＯリングよりなるシール部材１２が介設されており、これにより処理容器１内のシール性を保持している。
【００２１】
上記の回転軸１０は、例えばボートエレベータ等の昇降機構（図示せず）に支持されたアーム１３の先端に取り付けられており、ウエハボート５および蓋部９等を一体的に昇降して処理容器１内に対して挿脱される。なお、上記テーブル８を上記蓋部９側へ固定して設け、ウエハボート５を回転させることなくウエハＷの処理を行うようにしてもよい。
【００２２】
また、成膜装置１００は、処理容器１内へ酸化種としての酸素含有プラズマを生成するために、酸素含有ガス、例えばＯ２ガスを供給する酸素含有ガス供給機構１４と、処理容器１内へＳｉソースガスを供給するＳｉソースガス供給機構１５と、処理容器１内へパージガスとして不活性ガス、例えばＮ２ガスを供給するパージガス供給機構１６と、処理容器１内へクリーニングガス、例えばＨＦガスやＦ２ガス等のフッ素含有ガスを供給するクリーニングガス供給機構４１とを有している。
【００２３】
酸素含有ガス供給機構１４は、酸素含有ガス供給源１７と、ガス供給源１７から酸素含有ガスを導くガス配管１８と、このガス配管１８に接続され、マニホールド３の側壁を内側へ貫通して上方向へ屈曲されて垂直に延びる石英管よりなるガス分散ノズル１９とを有している。このガス分散ノズル１９の垂直部分には、ウエハボート５のウエハ支持範囲に対応する上下方向の長さに亘って複数のガス吐出孔１９ａが所定の間隔を隔てて形成されている。各ガス吐出孔１９ａから水平方向に処理容器１に向けて略均一に酸素含有ガス、例えばＯ２ガスを吐出することができる。
【００２４】
Ｓｉソースガス供給機構１５は、Ｓｉソースガス供給源２０と、ガス供給源２０からＳｉソースガスを導くガス配管２１と、このガス配管２１に接続され、マニホールド３の側壁を内側へ貫通して上方向へ屈曲されて垂直に延びる石英管よりなるガス分散ノズル２２とを有している。ここではガス分散ノズル２２は２本設けられており（図２参照）、各ガス分散ノズル２２の垂直部分にも、ウエハボート５のウエハ支持範囲に対応する上下方向の長さに亘って複数のガス吐出孔２２ａが所定の間隔を隔てて形成されている。各ガス吐出孔２２ａから水平方向に処理容器１内に略均一にＳｉソースガスを吐出することができる。なお、このガス分散ノズル２２は１本のみであってもよい。
【００２５】
パージガス供給機構１６は、パージガス供給源２３と、ガス供給源２３からパージガスを導くガス配管２４と、このガス配管２４に接続され、マニホールド３の側壁を貫通して設けられた短い石英管からなるガスノズル２５とを有している。パージガスとしては不活性ガス例えばＮ２ガスを好適に用いることができる。
クリーニングガス供給機構４１は、クリーニングガス供給源４２と、ガス供給源４２から延びるガス配管４３とを有している。ガス配管４３は途中で分岐して、ガス配管１８およびガス配管２１に接続されている。
【００２６】
ガス配管１８、２１、２４、４３には、それぞれ開閉弁１８ａ、２１ａ、２４ａ、４３ａおよびマスフローコントローラのような流量制御器１８ｂ、２１ｂ、２４ｂ、４３ｂが設けられている。これにより、酸素含有ガス、Ｓｉソースガス、パージガス、およびクリーニングガスをそれぞれ流量制御しつつ供給することができる。
【００２７】
上記処理容器１の側壁の一部には、酸素含有ガスをプラズマ化して酸化種としての酸素含有プラズマを形成するプラズマ生成機構３０が形成されている。このプラズマ生成機構３０は、上記処理容器１の側壁を上下方向に沿って所定の幅で削りとることによって上下に細長く形成された開口３１をその外側より覆うようにして処理容器１の外壁に気密に溶接されたプラズマ区画壁３２を有している。プラズマ区画壁３２は、断面凹部状をなし上下に細長く形成され、例えば石英で形成されている。
また、プラズマ生成機構３０は、このプラズマ区画壁３２の両側壁の外面に上下方向に沿って互いに対向するようにして配置された細長い一対のプラズマ電極３３と、このプラズマ電極３３に給電ライン３４を介して接続され高周波電力を供給する高周波電源３５とを有している。そして、上記プラズマ電極３３に高周波電源３５から例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加することにより酸素含有ガスのプラズマが発生し得る。なお、この高周波電圧の周波数は１３．５６ＭＨｚに限定されず、他の周波数、例えば４００ｋＨｚ等を用いてもよい。
【００２８】
上記のようなプラズマ区画壁３２を形成することにより、処理容器１の側壁の一部が凹部状に外側へ窪ませた状態となり、プラズマ区画壁３２の内部空間が処理容器１の内部空間に一体的に連通された状態となる。また、プラズマ区画壁３２の内部空間および開口３１は、ウエハボート５に保持されている全てのウエハＷを高さ方向においてカバーできるように上下方向に十分に長く形成されている。
【００２９】
酸素含有ガスのガス分散ノズル１９は、処理容器１内を上方向に延びていく途中で処理容器１の半径方向外方へ屈曲されて、上記プラズマ区画壁３２内の最も奥の部分（処理容器１の中心から最も離れた部分）に沿って上方に向けて起立されている。このため、高周波電源３５がオンされて両電極３３間に高周波電界が形成された際に、ガス分散ノズル１９のガス噴射孔１９ａから噴射された酸素含有ガスがプラズマ化されて処理容器１の中心に向けて拡散しつつ流れる。
【００３０】
上記プラズマ区画壁３２の外側には、これを覆うようにして例えば石英よりなる絶縁保護カバー３６が取り付けられている。また、この絶縁保護カバー３６の内側部分には、図示しない冷媒通路が設けられており、例えば冷却された窒素ガスを流すことにより上記プラズマ電極３３を冷却し得る。
【００３１】
Ｓｉソースガスの２本のガス分散ノズル２２は、処理容器１の内側壁の上記開口３１を挟む位置に起立して設けられている。このガス分散ノズル２２に形成された複数のガス噴射孔２２ａより処理容器１の中心方向に向けてＳｉソースガスを吐出し得る。
【００３２】
一方、処理容器１の開口３１の反対側の部分には、処理容器１内を真空排気するための排気口３７が設けられている。この排気口３７は処理容器１の側壁を上下方向へ削りとることによって細長く形成されている。処理容器１のこの排気口３７に対応する部分には、排気口３７を覆うように断面コ字状に成形された排気口カバー部材３８が溶接により取り付けられている。この排気口カバー部材３８は、処理容器１の側壁に沿って上方に延びており、処理容器１の上方にガス出口３９を規定している。そして、このガス出口３９から真空ポンプ等を含む真空排気機構ＶＥＭにより真空引きされる。また、この処理容器１の外周を囲むようにしてこの処理容器１およびその内部のウエハＷを加熱する筒体状の加熱機構４０が設けられている。
【００３３】
成膜装置１００の各構成部の制御、例えばバルブ１８ａ、２１ａ、２４ａ、４３ａの開閉による各ガスの供給・停止、マスフローコントローラ１８ｂ、２１ｂ、２４ｂ、４３ｂによるガス流量の制御、真空排気機構による排気制御、高周波電源３５による高周波電力のオン・オフ制御、および加熱機構４０によるウエハＷの温度の調整等は例えばマイクロプロセッサ（コンピュータ）からなるコントローラ５０により行われる。コントローラ５０には、オペレータが成膜装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、成膜装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース５１が接続されている。
【００３４】
また、コントローラ５０には、成膜装置１００で実行される各種処理をコントローラ５０の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて成膜装置１００の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわちレシピが格納された記憶部５２が接続されている。レシピは記憶部５２の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリ等の固定型のものであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。
【００３５】
そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース５１からの指示等にて任意のレシピを記憶部５２から呼び出してコントローラ５０に実行させることで、コントローラ５０の制御下で、成膜装置１００での所望の処理が行われる。
【００３６】
次に、以上のように構成された成膜装置を用いて行なわれる本発明の実施形態に係るシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）の成膜方法について図３、図４を参照して説明する。図３は本実施形態に係る成膜方法を説明するための図である。図４は本実施形態に係る成膜方法の成膜処理におけるガスの供給のタイミングを示すタイミングチャートである。
【００３７】
本実施形態では、図３に示すように、処理容器１内に例えば５０〜１００枚のウエハＷが搭載された状態のウエハボート５を入れた状態でウエハＷ（製品用のウエハ）へＳｉＯ２膜を成膜する成膜処理２０１を複数バッチ繰り返し行い、各バッチの成膜処理の間のウエハボート５の入れ替えの際に、処理容器１内にウエハを搬入せずに、マニホールド３の下端開口部を閉じた状態で処理容器１内に酸素含有プラズマを生成して処理容器１の内壁に堆積した膜（副生成物膜）を酸化しながらパージを行う酸化パージ処理２０２を実施する。なお、成膜処理２０１を１０〜１０００バッチ繰り返して処理容器１の内壁に堆積した膜が厚く形成された際には、処理容器１の内壁に堆積した膜を除去するためのドライクリーニング処理を実施する。
【００３８】
成膜処理２０１においては、最初に、常温において、例えば５０〜１００枚の半導体ウエハＷが搭載された状態のウエハボート５を予め所定の温度に制御された処理容器１内にその下方から上昇させることによりロードし、蓋部９でマニホールド３の下端開口部を閉じることにより処理容器１内を密閉空間とする。半導体ウエハＷとしては、直径３００ｍｍのものが例示される。
【００３９】
そして処理容器１内を真空引きして所定のプロセス圧力に維持するととともに、加熱機構４０への供給電力を制御して、ウエハ温度を上昇させてプロセス温度である４５０℃以下の所定温度に維持する。そして、ウエハボート５を回転させた状態で成膜処理を開始する。なお、後述するように、場合によっては室温程度でも処理を行うことができ、このような場合には加熱機構４０は不要である。
【００４０】
この際の成膜処理は、図４に示すように、工程Ｓ１と工程Ｓ２とを交互に繰り返すいわゆるプラズマＡＬＤにより行う。工程Ｓ１では、Ｓｉソースガスを処理容器１に供給し、ウエハＷ上に吸着させる。工程Ｓ２では、酸化ガスである酸素含有ガスを供給してプラズマ化し、酸素含有プラズマ（酸素ラジカル）を処理容器１で生成し、ウエハＷ上に吸着されたＳｉソースガスを酸化させる。これら工程Ｓ１および工程Ｓ２の間で処理容器１内から処理容器１内に残留するガスを除去する工程Ｓ３ａ、Ｓ３ｂを実施する。
Ｓｉソースガスは、例えばトリスジメチルアミノシラン（３ＤＭＡＳ）、テトラキスジメチルアミノシラン（４ＤＭＡＳ）、ビスターシャリブチルアミノシラン（ＢＴＢＡＳ）、ジイソプロピルアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）等のアミノシランガスからなる。
【００４１】
具体的には、工程Ｓ１においては、Ｓｉソースガス供給機構１５のガス供給源２０からＳｉソースガスをガス配管２１およびガス分散ノズル２２を介してガス吐出孔２２ａから処理容器１内にＴ１の期間供給する。これにより、半導体ウエハ上にＳｉソースガスを吸着させる。このときの期間Ｔ１は１〜１８０ｓｅｃが例示される。また、Ｓｉソースガスの流量は１〜１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）が例示される。また、この際の処理容器１内の圧力は１３．３〜１３３３Ｐａ（０．１〜１０Ｔｏｒｒ）が例示される。
【００４２】
工程Ｓ２においては、酸素含有ガス供給機構１４のガス供給源１７から酸素含有ガスとして例えばＯ２ガスをガス配管１８およびガス分散ノズル１９を介してガス吐出孔１９ａから吐出する。このとき、必要に応じて、プラズマ生成機構３０の高周波電源３５をオンにして高周波電界を形成し、この高周波電界により酸素含有ガス、例えばＯ２ガスをプラズマ化する。そして、このようにプラズマ化された酸素含有ガスが酸化種として処理容器１内に供給される。これにより、ウエハＷに吸着されたＳｉソースガスが酸化されてＳｉＯ２が形成される。この処理の期間Ｔ２は１〜３００ｓｅｃの範囲が例示される。また、酸素含有ガスの流量は半導体ウエハＷの搭載枚数によっても異なるが、１００〜２００００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）が例示される。また、高周波電源３５の周波数は１３．５６ＭＨｚが例示され、パワーとしては５〜１０００Ｗ、好ましくは１０〜２５０Ｗが採用される。また、この際の処理容器１内の圧力は１３．３〜１３３３Ｐａ（０．１〜１０Ｔｏｒｒ）、好ましくは１３．３〜１２０Ｐａ（０．１〜０．９３Ｔｏｒｒ）が例示される。
【００４３】
この場合に、酸素含有ガスとしては、Ｏ２ガスの他、ＣＯ２ガス、ＮＯガス、Ｎ２Ｏガス、Ｈ２Ｏガス、Ｏ３ガスを挙げることができ、これらを必要に応じて高周波電界によりプラズマ化して酸化種として用いる。酸化種としては、Ｏ２プラズマが好ましい。なお、Ｏ３ガスを用いる場合にはプラズマは不要である。
【００４４】
また、工程Ｓ１と工程Ｓ２との間に行われる工程Ｓ３ａ、Ｓ３ｂは、工程Ｓ１の後または工程Ｓ２の後に処理容器１内に残留するガスを除去して次の工程において所望の反応を生じさせる工程である。ここでは、処理容器１内を真空排気しつつパージガス供給機構１６のガス供給源２３からガス配管２４およびガスノズル２５を介してパージガスとして不活性ガス例えばＮ２ガスを供給する。この工程Ｓ３ａ、Ｓ３ｂの期間Ｔ３ａ、Ｔ３ｂとしては１〜６０ｓｅｃが例示される。また、パージガス流量としては５０〜２００００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）が例示される。なお、この工程Ｓ３ａ、Ｓ３ｂは処理容器１内に残留しているガスを除去することができれば、パージガスを供給せずに全てのガスの供給を停止した状態で真空引きを継続して行うようにしてもよい。ただし、パージガスを供給することにより、短時間で処理容器１内の残留ガスを除去することができる。なお、この際の処理容器１内の圧力は１３．３〜１３３３Ｐａ（０．１〜１０Ｔｏｒｒ）が例示される。
【００４５】
このようにして、処理容器１内から残留ガスを除去する工程Ｓ３ａ、Ｓ３ｂを挟んで交互に間欠的にＳｉソースガスを供給する工程Ｓ１と酸素ラジカルを含む酸素含有プラズマを供給する工程Ｓ２とを繰り返すことにより、ＳｉＯ２膜の薄い膜を一層ずつ繰り返し堆積して所定の厚さとすることができる。このときの繰り返し回数は、得ようとするＳｉＯ２膜の膜厚により適宜決定される。
【００４６】
酸化パージ処理は、上記成膜処理終了後、処理済みのウエハＷを搭載したウエハボート５を処理容器１から搬出した後に行われる。酸化パージ処理は、成膜処理が完了したあるバッチのウエハＷを処理容器１から搬出した後、次に成膜処理を行うバッチのウエハＷを処理容器１へ搬入する間の、装置のアイドリング状態中に行うことができる。この装置のアイドリング状態は、次のバッチのウエハＷをウエハボート５上に準備する操作、例えば、処理済みバッチのウエハＷの装置周囲からの移動、次のバッチのウエハＷの装置周囲の所定位置への移動、次のバッチのウエハＷのウエハボート５上への積み込み等のために装置の運転上不可欠なものとなる。従って、酸化パージ処理をこのような装置のアイドリング状態中に行うことにより、装置のダウンタイムを増加させることが防止される。
【００４７】
この酸化パージ処理では、まず、空の処理容器１内を真空排気しつつパージガス供給機構１６のパージガス供給源２３からガス配管２４およびガスノズル２５を介してパージガスとして不活性ガス例えばＮ２ガスを供給して処理容器１内の残留ガスをパージする。次に、処理容器１内を０．１３３〜１３３３Ｐａ（０．００１〜１０Ｔｏｒｒ）程度に真空引きする。そして、酸素含有ガス供給機構１４のガス供給源１７から酸素含有ガスとして例えばＯ２ガスをガス配管１８およびガス分散ノズル１９を介してガス吐出孔１９ａから吐出する。
このとき、必要に応じて、プラズマ生成機構３０の高周波電源３５をオンにして高周波電界を形成し、この高周波電界により酸素含有ガス、例えばＯ２ガスをプラズマ化する。そして、このようにプラズマ化された酸素含有ガスが酸化種として処理容器１内に供給される。これにより、処理容器１内に堆積して成膜処理においてパーティクル発生の原因となる反応性Ｓｉ含有物質を含む副生成物膜に対して酸化を行う。この酸化パージ処理における酸化の時間は６０〜３６００ｓｅｃが好ましい。酸素含有ガスとしては、Ｏ２ガスの他、ＣＯ２ガス、ＮＯガス、Ｎ２Ｏガス、Ｈ２Ｏガス、Ｏ３ガスを挙げることができ、これらを必要に応じて高周波電界によりプラズマ化して酸化種として用いる。酸化種としては、Ｏ２プラズマが好ましい。なお、Ｏ３ガスを用いる場合にはプラズマは不要である。
【００４８】
以上のような成膜処理を所定数のバッチのウエハＷに対して繰り返した後、処理容器１内に堆積する副生成物膜を除去するためのクリーニング処理を行う。例えば、このクリーニング処理は、成膜処理の繰り返しによってＳｉＯ２膜（シリコン酸化膜）の累積膜厚が２〜５μｍ内の所定値に達した後、次のバッチのウエハＷに成膜処理を行う前に行う。クリーニング処理のタイミングを決定するために使用する累積膜厚は、成膜処理のレシピで規定される１回の成膜処理で形成されるＳｉＯ２膜の厚さを積算した理論値とすることができる。代わりに、この累積膜厚は、成膜処理において、ウエハボート５に製品用のウエハＷと共にモニタウエハを積載し、このモニタウエハに形成されたＳｉＯ２膜の厚さを実際に計測した値を積算した測定値とすることもできる。
クリーニング処理では、処理容器１内に製品用のウエハが搭載されていないウエハボート５を保温筒７に載せた状態で、所定の温度に加熱された処理容器１内にその下方から上昇させることによりロードする。次に、蓋部９でマニホールド３の下端開口部を閉じることにより処理容器１内を密閉空間とする。次に、処理容器１内を排気しながら、クリーニングガス供給源４２からガス配管４３、１８、２１、ガス分散ノズル１９、２２を経て、クリーニングガスとして、例えばＨＦガス、Ｆ２ガス、ＣｌＦ３ガス等のフッ素含有ガスを処理容器１内に供給する。これにより、処理容器１の内壁、ウエハボート５、保温筒７、ガス分散ノズル１９、２２に付着した反応生成物を除去する。クリーニング処理の際の処理容器１内の温度は、０〜６００℃、好ましく２５〜４７５℃に設定する。
【００４９】
次に、上述の酸化パージ処理がウエハＷ上のパーティクル低減に有効である理由について説明する。
【００５０】
従来の手法において、縦型バッチ式の成膜装置でＳｉＯ２膜を成膜する場合、下記のような手順を繰り返す。まず、１つのバッチのウエハに対してＳｉソースガスと酸素含有ガスとを使用して成膜処理を行う。次に、このバッチのウエハをウエハボートと共に処理容器から搬出した後、処理容器内を真空排気しながら不活性ガスを供給するパージを行う。次に、後続のバッチのウエハに対して成膜処理を行う。次に、このバッチのウエハを搬出後、処理容器内を不活性ガスによるパージを行う。
【００５１】
成膜処理により、ウエハにＳｉＯ２膜が堆積されると同時に、処理容器の内壁にもＳｉＯ２を主体とする膜が堆積される。そして、成膜処理を繰り返していくと、処理容器の内壁に堆積された膜が厚くなっていく。本発明者らの実験によれば、従来の手法を用いた場合には、処理容器内壁に堆積された膜が所定の膜厚以上になると急激にウエハ上のパーティクルが増加することが判明した。
実験において、Ｓｉソースガスとして１価のアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）を用い、酸化種としてＯ２プラズマを用いてＡＬＤにより成膜を繰り返した際のウエハ上の０．０５μｍ以上のパーティクル数を測定した。図５はこの実験の結果を示す図であり、この図から、成膜回数が増加するほどパーティクル数が増加していることがわかる。図６は、図５のうち０．０５〜０．２μｍの微小パーティクル数と成膜回数（累積膜厚）との関係を示す図である。図６に示すように、パーティクルの大部分が０．０５〜０．２μｍの範囲の微小なものであることが判明した。
【００５２】
Ｓｉソースガスとしてのアミノシランと酸化種としてのＯ２プラズマを用いたＡＬＤプロセスでＳｉＯ２膜を成膜する際には、上述のようにアミノシランフロー→アミノシランパージ→Ｏ２プラズマフロー→Ｏ２プラズマパージを繰り返して行う。図７は、Ｓｉソースガスとしてのアミノシランと酸化種としてのＯ２プラズマを用いたＡＬＤプロセスでＳｉＯ２膜を成膜する様子を示す模式図である。図７に示すように、この成膜の過程でアミンが生成する。なお、図７中Ｒは炭化水素基、Ｏ＊は酸素ラジカルである。このときの反応は、以下の（１）式のような反応式で表すことができる。
アミノシラン＋（Ｏ＊、Ｏ２＊）→ＳｉＯ２＋アミン↑  ・・・（１）
【００５３】
したがって、処理容器の内壁にはＳｉＯ２膜が堆積する際に膜中にアミン系物質が含まれ、何らかの形で０．０５〜０．２μｍの微小なパーティクル生成に寄与していることが推測される。しかし、アミンはガス成分であるため、単体ではウエハに付着することはなく、また、アミン自体は酸化種との混合状態で反応しても固体にはならない。
【００５４】
次に、実験において、アミノシランフロー→アミノシランパージ→Ｏ２プラズマフロー→Ｏ２プラズマパージを繰り返すＡＬＤによりウエハ上にＳｉＯ２膜を成膜する際に、Ｏ２プラズマフロー時間が短いものと長いものについて、膜中のＣ濃度とＮ濃度を測定した。比較のため、１０００℃での熱酸化により形成したＳｉＯ２膜についても同様に膜中のＣ濃度とＮ濃度を測定した。これらの実験により得られたＣ濃度を図８に、Ｎ濃度を図９に示す。これらの図に示すように、ＡＬＤのＯ２プラズマフロー時間（酸化工程時間）を延ばすことにより膜中のＣ濃度およびＮ濃度は減少する。しかし、いずれもアミノシランを用いない熱酸化によるＳｉＯ２膜よりもＣ濃度およびＮ濃度がはるかに多いことがわかった。このことから、膜中のＣ、Ｎはアミノシランに起因するアミン系物質に由来するものであり、このようなアミン系物質は酸化種であるＯ２プラズマフロー時間を延ばすことである程度低減させることができることが見出された。
【００５５】
次に、処理容器の内壁に堆積される膜の状態を模擬するための実験を行った。ここで、処理容器内にウエハを搬入し、Ｓｉソースガスとして１価のアミノシランを用い、酸化種としてＯ２プラズマを用いてウエハ上にＡＬＤにより約３０ｎｍの厚さのＳｉＯ２膜を成膜する成膜処理を行った。次いでウエハを搬出せずに、バッチの入れ替えの際のパージに対応させて後処理を行った。成膜処理及び後処理を４回繰り返した。次に、昇温脱離ガス分析（ＴＤＳ）により成膜されたＳｉＯ２膜中の炭素・窒素化合物の分析を行った。
図１０（ａ）はこの実験において用いた比較例のシーケンスを示す図であり、ここで、後処理として、Ｎ２ガスをパージガスとして用いてサイクルパージを行った。図１０（ｂ）はこの実験において用いた実施例のシーケンスを示す図であり、ここで、後処理として、Ｏ２プラズマを用いたパージ（酸化パージ）を行った。
図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図１０（ａ）、（ｂ）のシーケンスで形成したＳｉＯ２膜中の炭素・窒素化合物の分析結果を示す図である。図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、各成膜処理後で行うサイクルパージをＯ２プラズマパージに代えることにより、炭素・窒素化合物が減少することがわかった。このことから、先行の成膜処理と次の成膜処理との間でＯ２プラズマパージにより酸化パージ処理することにより、処理容器の内壁に堆積した膜中のアミン系物質の量が減少することが見出された。
【００５６】
次に、ウエハ上に付着したパーティクルについて、０．２μｍを超えるものおよび大部分を占める０．０５〜０．２μｍのものに分けて、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて写真を撮影し、エネルギー分散型Ｘ線分析器（ＥＤＸ）を用いて組成分析した。図１２は０．２μｍを超えるパーティクルのＳＥＭ写真のイメージおよび分析結果を示す。図１３は０．０５〜０．２μｍのパーティクルのＳＥＭ写真のイメージおよび分析結果を示す。これらの図に示すように、０．２μｍを超えるサイズのパーティクルは破片のような形状をしており、Ｓｉ：Ｏがほぼ１：２となるピーク強度比でＳｉとＯが検出された。このことから、０．２μｍを超えるサイズのパーティクルは、処理容器内壁に成膜された膜剥がれが原因と考えられる。一方、０．２μｍ以下の小さいパーティクルでは形状は破片状ではなく、またＳｉ：ＯがＳｉＯ２よりもＳｉリッチで、Ｃ等の不純物も微量含まれていた。このことから、０．２μｍ以下のパーティクルは膜剥がれではなく気相反応が関与していると考えられる。
【００５７】
以上のことから、Ｓｉソースガスであるアミノシランと酸化種であるＯ２プラズマにより成膜を行った際に処理容器内壁に堆積したＳｉＯ２膜にはアミン系物質が含まれており、それが放出されて気相反応することにより０．２μｍ以下のパーティクルが生成されると考えられる。しかし、上述したように、アミン自体はガス成分であるため、単体ではウエハに付着することはなく、しかも、酸化種との混合状態で反応しても固体にはならないため、アミン自体が放出されてもパーティクルは生成されない。上述したように、０．２μｍ以下のパーティクルにはＳｉが含まれＣ等も含まれていることから、パーティクルに関与しているアミン系物質は、アミン自体ではなく、未反応のアミノシランであると考えられる。
すなわち、処理容器内壁に堆積した膜には、主成分であるＳｉＯ２の他に、反応生成物であるアミンと、未反応のアミノシランが含まれており、この未反応のアミノシランが気相中に放出されると、酸化種であるＯ２プラズマと反応して固体の酸化物となり、これが０．２μｍ以下の微小パーティクルになるものと考えられる。したがって、成膜処理中における処理容器１の内壁に堆積した膜からのアミノシランの放出を減少させることが微小パーティクルの減少に有効である。そのために、本実施形態では先行の成膜処理と次の成膜処理との間にＯ２プラズマパージ（酸化パージ）を行う。
【００５８】
つまり、従来は、成膜処理と成膜処理との間には本実施形態のような酸化パージは行わずに不活性ガスを用いたサイクルパージを行っており、処理容器１の内壁に堆積したＳｉＯ２膜６０には多くのアミノシランが残留する。この場合、図１４（ａ）に示すように、次の成膜処理中に処理容器１の内壁のＳｉＯ２膜６０から多くのアミノシランガスが放出される。このガスは気相中でＯ２プラズマにより酸化されるため、気相パーティクルが多く生じてウエハＷに付着するパーティクルが多くなる。一方、成膜処理後にＯ２プラズマパージ（酸化パージ）を行うことによりサイクルパージを行った場合よりもＳｉＯ２膜６０中に残留するアミノシランの量が少なくなる。この場合、図１４（ｂ）に示すように、次の成膜処理中に処理容器１の内壁のＳｉＯ２膜６０から放出するアミノシランガスの量が少なくなる。このため、気相パーティクルが少なくなり、ウエハＷ上に付着するパーティクルを少なくすることができる。
【００５９】
この点、本実施形態は、処理容器内壁に堆積した膜を改質することにより膜剥がれを防止する上記特許文献２、３とは全く異なる技術である。
【００６０】
本実施形態において、酸化パージ処理で使用する酸化ガスは、ＳｉＯ２膜の成膜処理で使用する酸化ガスと同じものを用いることができる。また、酸化パージ処理で使用する酸化ガスは、ＳｉＯ２膜の成膜処理と同じ態様で供給することがができ（本実施形態ではＯ２プラズマが例示される）、特別な設備は不要である。
【００６１】
なお、このような処理容器の内壁に堆積するＳｉＯ２膜にＳｉソースガスが含有され処理中に放出する現象は、Ｓｉソースガスとしてアミノシランを用いる場合以外にも生じるものである。
【００６２】
本実施形態による効果を確認するため、別の実験を行った。図１５は、従来の方法と本発明の実施形態に係る方法を比較するための実験を説明するための図である。ここでは、処理容器の内壁にパーティクルが十分発生する累積膜厚で膜が堆積した状態で、図１５に示すように、ウエハを搬入しない状態で処理容器内をＯ２プラズマパージ（酸化パージ）した。次に、処理容器内にウエハを搬入し、Ｓｉソースガスとして１価のアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）を用い、酸化種としてＯ２プラズマを用いてウエハ上にＡＬＤにより約３０ｎｍの厚さのＳｉＯ２膜を成膜した。そして、ウエハ上のパーティクルを測定した。このシーケンスを２回繰り返した。その後、ウエハを搬入しない状態で処理容器内をＮ２ガスによりサイクルパージした。次に、同様の手法でウエハ上にＡＬＤにより約３０ｎｍの厚さのＳｉＯ２膜を成膜した。そして、ウエハ上のパーティクルを測定した。このシーケンスを２回繰り返した。
【００６３】
図１６は、この実験により得られた、ウエハ上の０．０５μｍ以上のパーティクルの数を示す図である。図１７は、図１６のパーティクルのうち、０．２μｍ超のパーティクルの数を示す図である。図１８は、図１６のパーティクルのうち、０．０５〜０．２μｍのパーティクルの数を示す図である。図１６に示すように、Ｏ２プラズマパージを行うことにより、サイクルパージを行った場合よりもパーティクル数が減少することが確認された。また、図１７、図１８に示すように、０．２μｍ超のパーティクルは非常に少なくＯ２プラズマパージの有無によってその数は変わらなかった。しかし、全体の中で０．０５〜０．２μｍの微小パーティクルが大部分を占め、Ｏ２プラズマパージによりこの微小パーティクルの数が減少することが確認された。
【００６４】
なお、上述のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）の成膜処理、酸化パージ処理、副生成物膜のクリーニング処理は、特定の処理ガスと処理条件とを採用することにより、全て室温（２０〜３０℃、例えば２５℃）で行うことが可能となる。以下に、室温シーケンスを実現するための成膜装置の使用方法について説明する。
【００６５】
この室温シーケンスのため、図１の成膜装置１００において、酸素含有ガス供給源１７は、酸素含有ガスとしてはＯ２ガスを供給するように構成する。但し、酸素含有ガスとしては、代わりに、ＣＯ２ガス、ＮＯガス、Ｎ２Ｏガス、Ｈ２Ｏガス、Ｏ３ガスを使用することも可能である。Ｓｉソースガス供給源２０は、ジイソプロピルアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）ガスを供給するように構成する。クリーニングガス供給源４２は、ＨＦガスを供給するように構成する。
【００６６】
成膜処理においては、処理容器１内の成膜処理温度を室温とし、真空排気機構ＶＥＭによって処理容器１内を排気しながら、下記のサイクルを繰り返すＡＬＤを行う。即ち、まず、処理容器１内にＤＩＰＡＳガスを供給する一方、処理容器１内にＯ２ガスを供給しない吸着工程を行う。これにより、ウエハＷの表面にシリコンを含む吸着層を形成する。次に、処理容器１内に不活性ガスを供給する一方、処理容器１内にＤＩＰＡＳガス及びＯ２ガスを供給しないと共に、処理容器１内を排気する第１パージ工程を行う。次に、処理容器１内にＯ２ガスを供給する一方、処理容器１内にＤＩＰＡＳガスを供給しない酸化工程を行う。これにより、ウエハＷの表面上の吸着層を酸化する。次に、処理容器１内に不活性ガスを供給する一方、処理容器１内にＤＩＰＡＳガス及びＯ２ガスを供給しないと共に、処理容器１内を排気する第２パージ工程を行う。
【００６７】
ここで、吸着工程は、処理容器１内の圧力を１３．３〜３９９０Ｐａ（０．１〜３０Ｔｏｒｒ）、好ましくは、１３．３〜６６６．５Ｐａ（０．１〜５．０Ｔｏｒｒ）に設定する。酸化工程は、処理容器１内の圧力を１３．３〜１３３３Ｐａ（０．１〜１０Ｔｏｒｒ）、好ましくは１３．３〜１２０Ｐａ（０．１〜０．９３Ｔｏｒｒ）に設定する。また、酸化工程は、プラズマ生成機構３０の圧力が４００Ｐａ未満で且つ電極に印加される高周波電力が５０〜５００Ｗ、好ましくは１０〜２５０Ｗの状態の機構３０によりＯ２ガスをプラズマ化することにより励起しながら処理容器１内に供給する。これにより生成されたＯ２ガスに由来するラジカルにより、ウエハＷの表面上の吸着層を酸化する。
成膜済みのウエハＷを搭載したウエハボート５を処理容器１から搬出した後に行う酸化パージ処理においては、処理容器１内の酸化パージ処理温度を室温とし、真空排気機構ＶＥＭによって処理容器１内を排気しながら、下記の操作を行う。
【００６８】
まず、処理容器１内を０．１３３〜１３３３Ｐａ（０．００１〜１０Ｔｏｒｒ）程度に真空引きする。そして、処理容器１内にＯ２ガスを供給する一方、処理容器１内にＤＩＰＡＳガスを供給しない工程を行う。この工程は、処理容器１内の圧力を１３．３〜１３３３Ｐａ（０．１〜１０Ｔｏｒｒ）、好ましくは、１３．３〜１２０Ｐａ（０．１〜０．９３Ｔｏｒｒ）に設定する。また、この工程は、プラズマ生成機構３０の圧力が４００Ｐａ未満で且つ電極に印加される高周波電力が１０〜５００Ｗ、好ましくは５０〜２５０Ｗの状態の機構３０によりＯ２ガスをプラズマ化することにより励起しながら処理容器１内に供給する。この工程の時間は６０〜３６００ｓｅｃに設定する。これにより生成されたＯ２ガスに由来するラジカルにより、処理容器１内に堆積した副生成物膜に対して酸化を施す。
【００６９】
シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）の累積膜厚が２〜５μｍ内の所定値となった時点で行うクリーニング処理においては、処理容器１内のクリーニング処理温度を室温とし、真空排気機構ＶＥＭによって処理容器１内を排気しながら、下記の操作を行う。
【００７０】
まず、製品用のウエハが搭載されていないウエハボート５を収容する処理容器１内を０．１３３〜１３３３Ｐａ（０．００１〜１０Ｔｏｒｒ）程度に真空引きする。次に、処理容器１内にＨＦガスを供給する一方、処理容器１内にＯ２ガス、ＤＩＰＡＳガスを供給しない工程を行う。この工程は、処理容器１内の圧力を１３．３〜１０１３２５Ｐａ（０．１〜７６０Ｔｏｒｒ）、好ましくは１３３〜１３３３２Ｐａ（１〜１００Ｔｏｒｒ）に設定する。これによりＨＦガスにより、処理容器１内に堆積した副生成物膜をエッチング除去する。
【００７１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では本発明を複数の半導体ウエハを搭載して一括して成膜を行うバッチ式の成膜装置に適用した例を示した。これに代え、本発明は、一枚のウエハ毎に成膜を行う枚葉式の成膜装置に適用することもできる。
【００７２】
また、上記実施形態ではＳｉソースガスとしてアミノシランを用い、酸化種にＯ２プラズマのような酸素含有プラズマを用いてＳｉＯ２膜をＡＬＤにより成膜した例について示した。これに代え、本発明は、ＳｉＨ４、ＳｉＨ３Ｃｌ、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３等他のＳｉソースガスを用いることができる。酸化種は、酸素含有プラズマに限らず、オゾンガス等の他の活性種を用いることもできる。Ｓｉソースガスによっては活性種に限らずＯ２ガスのような酸素含有ガスそのものを用いることができる。、成膜手法もＡＬＤに限らずＣＶＤであってもよい。ただし、ＡＬＤでは低温成膜が指向されるため、膜中へのＳｉソースガスの残留がより多くなると考えられる。このため、本発明はＡＬＤでＳｉＯ２膜を成膜する場合に有効である。
【００７３】
上記実施形態では、成膜処理と成膜処理の間の酸化パージをＯ２プラズマのような酸素含有プラズマを用いて行う。これに代え、成膜処理の際の酸化工程と同様、酸化パージをオゾンガス等の他の活性種を用いて行うこともできる。この場合も、Ｓｉソースガスによっては活性種に限らずＯ２ガスのような酸素含有ガスそのものを用いることもできる。
【００７４】
さらにまた、被処理体としては、半導体ウエハに限定されず、ＬＣＤガラス基板等の他の基板にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１；処理容器
５；ウエハボート
１４；酸素含有ガス供給機構
１５；Ｓｉソースガス供給機構
１６；パージガス供給機構
１９；ガス分散ノズル
２２；ガス分散ノズル
３０；プラズマ生成機構
３３；プラズマ電極
３５；高周波電源
４０；加熱機構
１００；成膜装置
２０１；成膜処理
２０２；酸化パージ処理
Ｗ；半導体ウエハ（被処理体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１２】
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【図１３】
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